(57)【要約】  中子に装着された消失性湯口に非消失性湯道が接続され、組立や鋳造後の後始末が煩雑な従来の鋳造ユニットの課題を解決する。  内部に形成されたキャビティ１４に溶湯が流入する溶湯入口１６が表面に開口する複数の中子１２と、溶湯入口１６の各々と溶湯が注湯される湯口カップ１８との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型２０とが、湯口カップ１８を除いて乾燥砂２４に埋設されている鋳造ユニットであって、前記複数の中子１２，１２・・が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されている。
2011013730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成されたキャビティに溶湯が流入する溶湯入口が表面に開口する複数の中子と、前記溶湯入口の各々と溶湯が注湯される湯口との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型とが、前記湯口を除いて乾燥砂に埋設されている鋳造ユニットであって、
前記複数の中子が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されていることを特徴とする鋳造ユニット。
【請求項２】
互いに隣接する中子同士が、接着剤又は凹凸嵌合によって接合されている請求項１記載の鋳造ユニット。
【請求項３】
中子が、一対の中子鋳型から成る中子である請求項１又は請求項２記載の鋳造ユニット。
【請求項４】
中子が、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらが組み合わされた鋳型である請求項１〜３のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
【請求項５】
中子が、シェル鋳型である場合において、
シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層同士を密着させたのち硬化させることによって互いに隣接する中子同士が接合されていることを特徴とする請求項４記載の鋳造ユニット。
【請求項６】
中子に形成されたキャビティの内壁面には、耐火性塗型剤が塗布されている請求項１〜５のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
【請求項７】
中子、湯道、湯口及び乾燥砂が金属製のフラスコ内に挿入され、前記中子及び消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、前記乾燥砂の粒径よりも小径の複数の貫通孔が形成された筒状体が、前記乾燥砂中に挿入されている請求項１〜６のいずれか一項記載の鋳造ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項記載の鋳造ユニットを用い、溶湯を湯口に注湯して鋳造した後、振動によって乾燥砂を流動化し、
次いで、前記消失模型によって形成された湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーと前記中子の各キャビティに溶湯が充填されて形成された製品とを一体化した鋳造品を乾燥砂から引き抜くことを特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳造ユニット及び鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造方法には、発泡スチロール等の樹脂から成る消失性模型を用いた消失模型鋳造法が知られている。
かかる消失模型鋳造法では、図１７に示す鋳造ユニットが用いられている。図１７に示す鋳造ユニットでは、金属製のフラスコ１００内に、製品部１０２及び湯道１０４を形成する発泡スチロール等の樹脂から成る消失性模型が、湯道１０４の先端部に装着された湯口カップ１０８を除いて乾燥砂１０６に埋設されている。
かかる乾燥砂１０６には、消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、乾燥砂１０６の粒径よりも小径の複数の貫通孔１１０ａ，１１０ａ・・が形成された筒状体１１０が、乾燥砂１０６に挿入されている。
図１７に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、湯口カップ１０８に溶湯を注湯すると、溶湯の熱によって消失模型を形成する発泡スチロール等の樹脂が熱分解されて消失し、溶湯が製品部１０２及び湯道１０４に充填される。
尚、発泡スチロール等の樹脂の熱分解ガスは、乾燥砂１０６の隙間を通過して筒状体１１０に集められて排出される。
図１７に示す鋳造ユニットを用いた消失模型鋳造法では、複数の鋳造製品を一体化して取り扱うことが可能となるため、鋳造後の処理が簡単である。しかし、通常、消失模型は、発泡スチロール等の樹脂粒を成型して形成されるため、その表面に樹脂粒の痕跡模様が形成される。このため、得られた鋳造製品の表面には、樹脂粒の痕跡模様が転写されることがある。従って、得られた鋳造品の表面は研磨加工等を必要とする。
また、製品部１０２が大形化された場合、消失模型の一部が残留したり、煤が発生したりすることがある。かかる残留した消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入することがある。消失模型の一部や煤が混入した鋳造製品は不良品である。
この様な、従来の消失模型鋳造法に対し、下記特許文献１には、図１８に示す様に、金属製のフラスコ２００内に、内部にキャビティ２０２ａが形成された中子２０２と、中子２０２のキャビティ２０２ａに連結された押湯部２０２ｂと、中子２０２に接続された樹脂から成る消失性湯口部２０６と、消失性湯口部２０６に接続された非消失性湯道製品部１０２とが乾燥砂２０８に埋設されている鋳造ユニットを用いた鋳造方法が提案されている。
図１８に示す鋳造ユニットには、非消失性湯道部２０４の先端部には、乾燥砂２０８から露出している湯口カップ２１０が装着され、乾燥砂２０８内には減圧用金網パイプ２１２が挿入されている。
更に、乾燥砂２０８の表面には、減圧シール用のフィルム２１４が被着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２６４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１８に示す鋳造ユニットを用いて鋳造する際には、減圧用金網パイプ２１２から吸引してフラスコ２００内を減圧状態としつつ、湯口カップ２１０に溶湯を注湯すると、非消失性湯道２０４を流下した溶湯は、消失性湯口部２０６を形成する樹脂を熱分解して中子２０２内のキャビティ２０２ａ内に充填される。
消失性湯口部２０６を形成する樹脂や中子２０２を形成する樹脂が熱分解されて生じる熱分解ガスは、乾燥砂２０８の隙間を経由して減圧用金網パイプ２１２から排出される。
図１８に示す鋳造ユニットによれば、鋳造製品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたりすることを防止できる。更に、消失模型量が少なく、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することも防止できる。
しかしながら、図１８に示す鋳造ユニットでは、非消失性湯道２０４は陶管製湯口管を用いて形成することを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が煩雑である。
また、複数の中子を用いて鋳造品を鋳造する場合には、非消失性湯道２０４に非消失性分岐管を設けることを要し、鋳造ユニットの組立や鋳造後の後始末が益々煩雑となる。
そこで、本発明は、中子に装着された消失性湯口に非消失性湯道が接続され、組立や鋳造後の後始末が煩雑な従来の鋳造ユニットの課題を解決し、鋳造品に樹脂粒の痕跡模様が転写されたり、消失模型の一部が残留したり、或いは煤が発生することを防止でき、且つ組立や鋳造後の後始末が容易な鋳造ユニット及び鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討したところ、内部にキャビティが形成された複数の中子の各々と湯口とを連結する全湯道を消失性模型で形成しても、図１７に示す鋳造ユニットの如く、湯道１０４及び製品部１０２を消失性模型で形成した場合に比較して、消失性模型を形成する樹脂量が少ない。このため、湯口カップに注湯された溶湯によって消失模型を形成する樹脂は充分に熱分解され、その熱分解ガスは乾燥砂の隙間や中子を経由して外部に排出できることが判明した。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明者等は、前記課題を解決する手段として、内部に形成されたキャビティに溶湯が流入する溶湯入口が表面に開口する複数の中子と、前記溶湯入口の各々と溶湯が注湯される湯口との間の湯道を形成する、周面に耐火性塗型剤が塗布された消失模型とが、前記湯口を除いて乾燥砂に埋設されている鋳造ユニットであって、前記複数の中子が一体化されるように、互いに隣接する中子同士が接合されている鋳造ユニットを提供できる。
また、前記課題を解決する手段として、この鋳造ユニットを用い、溶湯を湯口に注湯して鋳造した後、振動によって乾燥砂を流動化し、次いで、前記消失模型によって形成された湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーと前記中子の各キャビティに溶湯が充填されて形成された製品とを一体化した鋳造品を乾燥砂から引き抜く鋳造方法を提供できる。
本発明者等が提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
互いに隣接する中子同士を、接着剤又は凹凸嵌合によって接合することにより、複数の中子を容易に接合して一体化できる。
かかる中子としては、一対の中子鋳型から成る中子を用いることにより、内部にキャビティが形成された中子を容易に形成できる。特に、中子を、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型によって形成することが好ましい。
また、中子が、シェル鋳型である場合において、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層同士を密着させたのち硬化させることによって互いに隣接する中子同士が接合されているようにすれば、極めて容易に複数の中子を接合することができる。
更に、中子に形成したキャビティの内壁面に、耐火性塗型を塗布することによって、高温溶湯を用いて鋳造できる。
また、中子、湯道、湯口及び乾燥砂を金属製のフラスコ内に挿入し、前記中子及び消失模型が溶湯と接触して発生する分解ガスを集めて排出できるように、前記乾燥砂の粒径よりも小径の複数の貫通孔が形成された筒状体を、前記乾燥砂中に挿入することによって、鋳造ユニットをコンパクト化できる。【０００６】
発明の効果
本発明者らが提案した鋳造ユニットによれば、内部にキャビティが形成された複数の中子の各々と湯口とを連結する湯道を消失性模型で形成しても、湯口カップに注湯された溶湯によって消失模型を形成する樹脂は充分に熱分解され、熱分解ガスは乾燥砂の隙間や中子を経由して外部に排出できる。このため、消失模型の一部が残留したり、煤が発生することに起因して、消失模型の一部や煤が鋳造製品に混入する事態を防止できる。
更に、複数の中子は、互いに隣接する中子同士を接合することによって一体化し、一物体として取り扱うことができ、鋳造ユニットの組立等の際に、複数の中子を容易に取り扱うことができる。
また、鋳造後には、中子のキャビティに溶湯が充填されて形成された鋳造製品と湯道に溶湯が充填されて形成されたランナーとが一体化された鋳造品が形成されている。このため、乾燥砂から鋳造品を容易に引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る鋳造ユニットの一例を説明する断面図である。
【図２】図１に示す鋳造ユニットで用いる中子１２，１２についての正面図である。
【図３】図１に示す鋳造ユニットを用いた鋳造方法を説明する断面図である。
【図４】図１に示す鋳造ユニットを用いた鋳造後に、乾燥砂２４から引き出した鋳造品３０を説明する断面図である。
【図５】図１に示す中子１２を六個用いたときの整列状態を説明する正面図である。
【図６】本発明で採用できる中子１２の他の例を説明する正面図である。
【図７】図６に示す中子１２を六個用いたときの整列状態を説明する説明図である。
【図８】中子をシェル鋳型とした場合に中子同士を接合させる装置を説明する説明図である。
【図９】中子同士を接合させるためのシェル鋳型の造型方法の第1工程を示す説明図である。
【図１０】図９の続きの第２工程を示す説明図である。
【図１１】図１０の続きの第３工程を示す説明図である。
【図１２】図１１の続きの第４工程を示す説明図である。
【図１３】図１２の続きの第５工程を示す説明図である。
【図１４】図１３の続きの第６工程を示す説明図である。
【図１５】図１４の続きの第７工程を示す説明図である。
【図１６】図１５の続きの第８工程を示す説明図である。
【図１７】消失模型鋳造法において用いられる従来の鋳造ユニットの断面図である。
【図１８】中子と消失模型とを併用した従来の鋳造ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る鋳造ユニットの一例を図１に示す。図１に示す鋳造ユニットには、金属製のフラスコ１０内に、二個の中子１２，１２が挿入されている。かかる中子１２，１２の各々は、図２に示す様に、一対の中子鋳型１２ａ，１２ｂが接続されて形成されており、内部にキャビティ１４が形成されている。かかる中子１２のキャビティ１４内に溶湯が流入する溶湯入口としての堰１６は、中子１２の上面側の傾斜面の位置で、中子鋳型１２ａ，１２ｂのパーティングラインに沿って形成されている。この堰１６は、中子１２の形状によっては、パーティングライン以外の任意の箇所に形成してもよい。
かかるキャビティ１４の内壁面に耐火性塗型剤を塗布することによって、ステンレス等の高温溶湯を用いた鋳造を行うことができる。
尚、一対の中子鋳型１２ａ，１２ｂとしては、シェル鋳型、自硬性鋳型又はこれらを組み合わせた鋳型を用いることができる。
更に、図１及び図２に示す中子１２，１２は、その外周面の一部が接着剤によって接合されて一体化されており、中子１２，１２を一物体として取り扱うことができる。
かかる中子１２，１２の各々に形成された堰１６とセラミック製の湯口カップ１８との間には、消失模型２０によって湯道が形成されている。かかる消失模型２０は、発泡スチロール等の樹脂によって形成されている。この消失模型２０の中子１２，１２の堰１６，１６に当接する逆三角形状の部分２０ａは、消失模型２０の他の部分よりも太い太部が形成されており、押湯部を形成する部分である。また、この湯道の逆三角形の部分２０ａが、中子１２のパーティングライン上に位置する場合であって、且つ複数の中子１２，１２が一体化されている場合には、中子１２，１２の堰１６，１６に当接する湯道における逆三角形の部分２０ａを、消失模型ではなく、中子１２，１２と一体の鋳型で形成することもできる。
尚、湯口カップ１８は、シェル型又は自硬性型であってもよい。
更に、中子１２，１２の各上面に開口され、キャビティ１４に連通する抜孔には、吐かせ押湯部を形成する消失模型２２が接続されている。図１及び図２に示す中子１２のパーティングラインに沿って抜孔が形成されているが、中子１２の形状等によってはパーティングライン以外の任意の箇所に形成してもよい。なお、この中子１２の上面に形成されたキャビティ１４に連通する抜孔が、中子１２のパーティングライン上に開口されている場合であって、且つ複数の中子１２，１２が一体化されている場合には、抜孔に接続される吐かせ押湯部を消失模型ではなく、中子１２，１２と一体の鋳型で形成することもできる。
これらの消失模型２０，２２の外周面には、湯口カップ１８に注湯される溶湯によって溶融又は熱分解することのない耐火性塗型剤が塗布されている。このため、湯口カップ１８に注湯される溶湯によって消失模型２０，２２が熱分解して消失したとき、耐火性塗型剤が湯道及び吐かせ押湯部の外周面を形成する。
尚、消失模型２０の逆三角形状の部分２０ａと中子１２，１２の堰１６，１６を含む部分とは、接着剤によって接続されている。
図１に示す鋳造ユニットでは、中子１２，１２、湯道を形成する消失模型２０、吐かせ押湯部を形成する消失模型２２，２２は、消失模型２０の先端部に装着された湯口カップ１８を除いて乾燥砂２４に埋設されている。
かかる乾燥砂２４には、乾燥砂２４の粒径よりも小径の複数の貫通孔２６ａ，２６ａ・・が形成された筒状体２６が挿入されている。中子１２，１２及び消失模型２０，２２が溶湯と接触して発生した分解ガスを集めて排出するためである。
ところで、中子１２，１２、消失模型２０及び消失模型２２，２２を乾燥砂２４に埋設する際には、中子１２，１２、消失模型２０及び消失模型２２，２２を挿入したフラスコ１０内に、所定量の乾燥砂２４を充填した後、或いは所定量の乾燥砂２４を充填しつつ、フラスコ１０に振動を与えることによって、中子１２，１２や消失模型２０，２２，２２の隙間にも乾燥砂２４を充分に充填できる。
図１に示す鋳造ユニットの湯口カップ１８に溶湯を注湯すると、図３に示す様に、消失模型２０は熱分解して消失するが、消失模型２０の外周面に塗布されている耐熱性塗型剤によって溶湯が乾燥砂２４中に浸透することなく湯道３２を形成する。この湯道３２の中子１２，１２の近傍には、逆三角形状の部分２０ａによって湯道３２よりも太い太部を具備する押湯部３２ａが形成される。
かかる湯道３２の溶湯は、中子１２，１２の各堰１６から中子１２内のキャビティ１４内に進入して充填する。更に、キャビティ１４内の溶湯は、キャビティ１４の抜孔に装着された消失模型２２と接触して、消失模型２２を消失し、吐かせ押湯部３４を形成する。
かかる溶湯の充填の際に、消失模型２０，２２及び中子１２，１２を形成する樹脂成分が溶湯の熱によって熱分解して、熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは、乾燥砂２４の粒子間に形成された隙間を通過して貫通孔２６ａ，２６ａ・・を経由して筒状体２６内に集められて、筒状体２６の出口から系外に排出される。
尚、筒状体２６の出口近傍に、電気スパーク等の着火源を設けることによって、筒状体２６から排出される熱分解ガスを燃焼させることができる。
中子１２，１２の各キャビティ１４に溶湯を充分に充填したとき、湯口カップ１８への溶湯の注湯を停止し、キャビティ１４内に充填した溶湯を冷却する。
キャビティ１４内に充填された溶湯の冷却の際に、溶湯の冷却の進行に伴う収縮によってキャビティ１４内に隙間が形成されることがある。かかる隙間には、溶融状態の溶湯が貯留されている押湯部３２ａ又は吐かせ押湯部３４から溶湯が供給されて充足される。
キャビティ１４等に充填された溶湯の冷却が完了したとき、図３に示す様に、中子１２，１２の各キャビティ１４に形成された鋳造製品Ｐと、湯道３２に溶湯が充填されて形成されたランナー３６とが一体化された鋳造品を得ることができる。
かかる鋳造品は、振動によって乾燥砂２４を流動化した後、乾燥砂２４から抜き出すことができる。
乾燥砂２４から抜き出した図４に示す鋳造品３０は、湯口カップ１８から延出されたランナー３６の先端部に形成された押湯部分３６ａ（押湯部３２ａによって形成された部分）に、中子１２，１２内に形成された鋳造製品Ｐ，Ｐが、堰１６，１６によって形成された鋳造堰３８，３８を介して接続されている。
かかる鋳造品３０は、中子１２，１２を軽く叩くことによって、中子１２，１２をランナー３６から取り外すことができ、同時に、中子１２，１２も破壊されて鋳造製品Ｐ，Ｐを取り出すことができる。
中子１２，１２から取り出された鋳造製品Ｐ，Ｐの外周面には、吐かせ押湯部３４によって形成された吐かせ押湯部分４０ａ，４０ａが突出して形成されている。かかる吐かせ押湯部分４０ａ，４０ａは、簡単な切除・折除等によって容易に除去できる。
以上、説明した様に、中子１２，１２は接着剤によって一体化されているため、中子１２，１２を一物体として取り扱うことができ、図１に示す鋳造ユニットの組み立て及び後始末が容易である。
また、得られた鋳造製品Ｐ，Ｐは、その表面が平滑であって、残留した消失模型２０，２２の一部や煤が混入することはなかった。
尚、中子１２，１２をランナー３６から取り外す際に、中子１２，１２が破壊されなかった場合でも、中子１２，１２を形成する部材が溶湯と接触して接着剤等の有機物が熱分解されて強度が低下されているため、中子１２，１２を容易に破壊でき、鋳造製品Ｐ，Ｐを取り出すことができる。
図１〜図４では、二個の中子１２，１２を用いたが、図５には、二個以上の多数個取りとして６個の中子１２，１２・・を用いた例を示す。図５において、中子１２，１２・・では、各堰１６が向き合うように配列されて整列され、互いに隣接する中子１２と接着剤によって接合されて一体化されている。このため、６個の中子１２，１２・・を一物体として取り扱うことができる。
また、湯道を形成する消失模型２０の中子１２側の端部に形成された逆三角形状の部分２０ａは、押湯部となる部分であって、整列された中子１２，１２・・のうち、中央部に配列された中子１２，１２の各堰１６に接続されるように形成されている。
更に、中央部の中子１２，１２に配設された部分２０ａから、左右方向に配列された中子１２，１２・・の方向に消失模型２０ｂ，２０ｂが延出されている。かかる消失模型２０ｂ，２０ｂの所定個所には、左右方向に配列された中子１２，１２・・の各堰１６に接続されるように、逆三角形状の部分２０ａが形成されている。
図５に示す中子１２，１２・・及び消失模型２０，２０ａ、２０ｂを用いることによって、鋳造後には、ランナー３６の先端部に、鋳造製品Ｐが形成された六個の中子１２，１２・・が接続された鋳造品３０を得ることができる。
また、図１〜図５に示す複数の中子１２，１２・・は、互いに隣接する中子１２，１２が接着剤によって接続されているが、図６に示す中子１２を用いることができる。図６に示す中子１２は、一対の中子鋳型１２ａ，１２ｂによって形成されている。この中子１２の外周面には、凹部５０と凸部５２とが形成されている。
かかる図６に示す複数の中子１２，１２・・を用いる場合には、中子１２の外周面に形成された凹部５０と隣接する中子１２の凸部５２とを凹凸嵌合することによって一体化でき、複数の中子１２，１２・・を一物体として取り扱うことができる。
尚、中子１２の外周面に形成された凹部５０と隣接する中子１２の凸部５２とを凹凸嵌合する際に、接着剤を併用してもよい。
さらに、図１〜図５に示す複数の中子１２，１２・・について、互いに隣接する中子１２同士を接続する方法としては、以下の方法もある。
中子１２として、一対のシェル鋳型を用いる場合には、シェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型の軟化層同士を密着させることにより、中子１２同士の接合を行うことができる。
シェル砂を用いたシェルモールド法により造型された鋳型を、一般的にシェル鋳型と称しており、シェル砂としては、乾燥砂にフェノール樹脂やヘキサミン等の粉末を混合したものが用いられる。シェル砂は、常温では乾燥して粒体状であるが、加熱して樹脂の融点を過ぎると軟化する。この軟化した状態のシェル砂をさらに加熱すると硬化する。
このようなシェル鋳型同士を接合したものを造型するには、シェル砂に振動を付加し、振動しているシェル砂の上方から加熱されている２つの金型を押し込み、２つの金型をシェル砂に押し込んでから所定時間経過した後、各金型の成形面で硬化して造型された硬化層および硬化層の周囲でシェル砂に含有される樹脂が軟化した状態の軟化層を含むシェル鋳型ごと各金型をシェル砂から上昇させ、各軟化層同士を密着させることによって行うことができる。
上述したシェル鋳型の造型方法について、以下にさらに詳細に説明する。
図８に示すように、シェル鋳型を構成するシェル砂８５はシェル砂容器２１に収納されている。シェル砂容器２１には、シェル砂容器２１内のシェル砂８５に振動を付加する振動付加装置８８が設けられている。振動付加装置８８としては、振動モータ等が用いられる。
振動付加装置８８でシェル砂８５を振動させることにより、シェル砂８５の粒子間における摩擦抵抗を低減させて流動化することができ、２つの金型８２，８４を容易に上方からシェル砂８５内に押し込むことができる。
シェル砂内に押し込まれる金型８２，８４は、成形面５１，５４が下方を向いて位置するように、シェル砂容器２１の上方に配置されている。金型８２，８４の背面（成形面の反対面：上面）には成形面側に向けて凹んだ凹部１９が形成されている。
そして、金型８２，８４上部（背面側）は、金型８２，８４の凹部１９と連続して、外部空間とは閉鎖しているチャンバー８６が形成されている。チャンバー８６内には、加熱装置の一例としてのヒータ８０が配置されている。ヒータ８０は電気ヒータ等を採用することができ、チャンバー８６内の空気を加熱することができる。
チャンバー８６は、金型８２，８４の上部で鉛直方向に立ち上がってチャンバー８６の周囲を囲んでいるフレーム２７と、フレーム２７の上端面を覆う天井板５３とによって周囲を覆われて構成される。チャンバー８６は、底面が金型８２，８４、側面がフレーム２７、上面が天井板５３によって覆われており、フレーム２７、天井板５３によってチャンバー構成部が構成される。
金型８２，８４は、フレーム２７の内方に突出したフランジ１３にボルト等によって固定されている。このような金型８２，８４の材料としては、熱伝導性の高いアルミ等を採用することができる。また、アルミは他の金属と比較して軽いので、凹部１９を形成することでさらに軽量化を図ることができ、取り扱いが容易となる。
チャンバー８６内部には、造型されたシェル鋳型Ａ，Ｂ（図１５参照）を金型８２，８４から取り外すための押し出しピン７８が配置されている。押し出しピン７８はチャンバー８６内に配置されているので、金型８２，８４と同様に加熱されている。
押し出しピン７８は、その上端部が天井板５３を貫通している。天井板５３を貫通した押し出しピン７８の上端部は押し出しプレート５６に固定されている。押し出しピン７８の下端部は、フレーム２７のフランジ１３に形成された貫通孔から突出入可能に配置されている。通常時は、押し出しピン７８の下端部はフランジ１３の下面と同一平面上に位置している。
押し出しプレート５６は、天井板５３の上方において、スプリング等の付勢手段５９によって、天井板５３に対して常に上方に付勢されるように設けられている。
押し出しプレート５６の上方には、押し出しピン７８を動作させるための押し出し用シリンダー５８が設けられている。押し出し用シリンダー５８は、押し出しプレート５６の上方において、天井板５３に固定されたシリンダー固定部６０に取り付けられ、ロッド５８ａが押し出しプレート５６に固定されている。
押し出し用シリンダー５８が動作すると、ロッド５８ａが押し出しプレート５６を付勢手段５９の付勢力に抗して押し下げる。すると、押し出しプレート５６に固定されている押し出しピン７８は下降して貫通孔からその先端部が突出する。貫通孔から突出した押し出しピン７８は、造型されたシェル鋳型Ａ，Ｂ（図１５参照）を押圧して金型８２，８４から取り外す。
なお、上述した形態では、チャンバー８６内の加熱をヒータ８０によって行っているので、押し出しピン７８が貫通している箇所の天井板５３やフランジ１３との間からのチャンバー８６の加熱空気の流出はあまり検討しなくても良い。
ただし、チャンバー８６内に過熱蒸気や加熱空気を吹き込む場合には、チャンバー８６内の圧力が高まるので、これら過熱蒸気や加熱空気が、押し出しピン７８が貫通している箇所の天井板５３やフランジ１３との間から噴出しないようにシールを施す必要がある。また、かかる場合は押し出しピン７８の周囲をフレーム２７または金型８２，８４を構成する部材で一体的に覆うことで、押し出しピン７８がチャンバー８６内で露出しないようにするとよい。
金型８２，８４を含めて各チャンバー構成部は、それぞれ鉛直面内での回動、水平方向への移動、上下方向への移動が自在に行えるように、それぞれ多関節型のロボットアーム７０に取り付けられている。
ロボットアーム７０の先端は、モータ等の回動手段７１が設けられており、回動手段７１の回動軸がチャンバー構成部に連結されている。回動手段７１の回動によって各チャンバー構成部は、金型８２，８４の周囲に形成されたシェル鋳型の底面を互いに向かいあわせることができる。
また、ロボットアーム７０の回動手段７１よりも後端側には、回動手段７１の回動軸と直交する方向に回動軸が形成された回動手段７２が設けられている。また回動手段７２よりも後端側には、先端の回動手段７１と同一方向に回動軸が向いている回動手段７４が設けられている。
回動手段７２の回動によって各チャンバー構成部は、各金型８２，８４を図８の紙面奥側と手前側との間で移動させることができる。このため、シェル鋳型の底面同士を少しずらして接合することも可能となる。
また、回動手段７４と、先端の回動手段７１の回動動作によって、各チャンバー構成部は、金型８２，８４を上下方向および水平方向に移動させることができる。
ロボットアーム７０の後端部は省略して図示しているが、所定の方向に回動軸が向いている回動手段（図示せず）に取り付けられており、ロボットアーム７０の各回動手段の回動動作によって、金型８２，８４を上下動させることができる。
なお、各回動手段７１，７２，７４としては、モータやシリンダーによる回転機構等が挙げられる。
図９〜図１６に、本実施形態におけるシェル鋳型を接合させる工程について説明する。なお、ここでは、金型８２，８４とシェル砂容器２１以外の構成は省略している。
まず、図９の時点では、金型８２，８４背面のチャンバー８６内でヒータ８０により、チャンバー８６内の空気を加熱する。チャンバー８６内の温度は２５０〜３００℃程度に設定しておく。
なお、金型８２，８４がシェル砂容器２１内に下降するまでに、振動付加装置８８が駆動してシェル砂容器２１内のシェル砂８５に振動を付加する。
図１０に示すように、金型温度が２５０℃〜３００℃程度にまで加熱された時点で、ロボットアーム７０は金型８２，８４を下降させる。そして、金型８２，８４の成形面の上端面までがシェル砂８５内に埋まった時点で上下動動作が停止する。またこのとき、上下動動作の停止とともに、振動付加装置８８の振動付加動作も停止する。
このとき、加熱装置３０は、金型８２，８４の温度を検出する温度センサ（図示せず）の検出温度に基づいて、チャンバー８６内が一定温度となるように加熱をし続ける。
図１１に示すように、金型８２，８４の成形面の周囲に存在するシェル砂が加熱され、金型８２，８４の成型面の形状に合わせてシェル砂が硬化する。このとき、金型８２，８４の近傍のみが硬化層Ａａ、Ｂａとして硬化し、その周囲は樹脂が溶解したままで硬化していない状態の軟化層Ａｂ、Ｂｂとして形成されている。そして、予め設定された所定時間が経過すると、ロボットアーム７０が金型８２，８４を上昇させる。
そして、図１２に示すように、金型８２，８４を上昇させると、金型８２，８４の成形面の形状に造型された硬化層Ａａ，Ｂａと軟化層Ａｂ，Ｂｂを有するシェル鋳型Ａ，Ｂが、金型８２，８４と共に上昇する。なお、上昇中の軟化層Ａｂ，Ｂｂの外表面には、粒状のシェル砂が付着していることもあるが、上昇中または上昇後にシェル砂容器２１内に落下する。シェル砂を落下させるために、チャンバー構成部には振動付加装置（図示せず）を設けてもよい。振動付加装置が、チャンバー構成部を振動させると金型８２，８４が振動し、軟化層Ａｂ，Ｂｂに付着している不要なシェル砂を容易に落下させることができる。
図１２の矢印に示すように、ロボットアーム７０の回動手段７１またはロボットアームの他の回動手段も連動して、各金型８２，８４に配置されている各シェル鋳型Ａ，Ｂを互いの底面を向い合わせるように回動させる。
こうして図１３に示すように、各シェル鋳型Ａ，Ｂの底面同士が向かい合うように位置する。なお、このとき各シェル鋳型Ａ，Ｂにはまだ、軟化層Ａｂ，Ｂｂが存在している。
図１３の矢印方向に示すように、各シェル鋳型Ａ，Ｂの底面同士が向かい合ったのち、ロボットアーム７０が各チャンバー構成部を接近させる。
そして、図１４に示すように、それぞれのシェル鋳型Ａ，Ｂの軟化層Ａｂ，Ｂｂが密着されることにより、接着剤等を用いなくとも各軟化層Ａｂ，Ｂｂが金型８２，８４の熱で硬化されて２つのシェル鋳型Ａ，Ｂを良好に接合させることができる。
図１５では、接離動手段によって底面同士が接合された各シェル鋳型Ａ，Ｂの焼成を行っている。各シェル鋳型Ａ，Ｂはそれぞれの金型８２，８４からの熱によって軟化層Ａｂ、Ｂｂも徐々に硬化していく。しかし、互いに接合された軟化層Ａｂ，Ｂｂに対しては焼成装置３５によって外側からも加熱して焼成を行い、硬化の促進を図ることができる。
そして、図１６に示すように、上昇した金型８２，８４から、上述した押し出しピン７８が造型されたシェル鋳型Ａ，Ｂを押し出して取り外し、シェル鋳型Ａ，Ｂの底面同士が接合された接着シェル鋳型Ｕの造型が完了する。
上述したようにシェル鋳型の製造段階において樹脂の軟化層同士を密着させる方法によれば、接着剤を使用する場合や凹凸嵌合を形成する場合と比較して手間がかからず、簡単に複数のシェル鋳型を接合できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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